Сверхсильные магнитные поля
Сверхси́льные магни́тные поля́, магнитные поля напряжённостью (граница условна). Слабые (до ) и средние (до ) магнитные поля получают в лабораторных условиях с помощью постоянных магнитов и электромагнитов. Для получения сильных стационарных полей (до ) используют охлаждаемые и сверхпроводящие соленоиды (катушки) (см. Сверхпроводящий магнит) и их комбинации с электромагнитами. Поля напряжённостью свыше получают практически только в квазистационарных (длительность импульса ) или импульсных режимах при пропускании сильного электрического тока через соленоиды различных конструкций либо при сжатии внешними силами магнитного потока внутри замкнутого проводящего витка (лайнера).
Генерация сверхсильных магнитных полей напряжённостью сопровождается существенными повреждениями материала катушек и даже их разрушением, т. е. магнитные системы становятся пригодными только для однократного применения.
Простейший способ получения сверхсильных магнитных полей – разряд батареи импульсных конденсаторов через одновитковый соленоид (см. рисунок). Внутренний диаметр и длина катушек обычно не превышают 1 см. Индуктивность их мала (), поэтому для генерации в них сверхсильных магнитных полей требуются токи . Их получают с помощью высоковольтных конденсаторных батарей с низкой собственной индуктивностью и запасаемой энергией . Длительность импульсов получаемого поля . Таким способом получают магнитные поля до . Поле в обладает плотностью энергии, сравнимой с энергией связи атома в твёрдых телах, которая для металлов имеет величину в несколько эВ/атом. В зоне действия такого поля, как правило, происходит полное разрушение (превращение в пар) материала катушки.
Самые высокие значения поля (вплоть до ) получают методом сжатия магнитного потока (магнитная кумуляция). Если внутри проводящей цилиндрической оболочки (лайнера) создать аксиальное магнитное поле и затем симметрично и достаточно быстро сжать лайнер внешними силами, то магнитный поток внутри лайнера не успеет измениться и поле возрастёт. Для создания начального магнитного потока может быть использована конденсаторная батарея либо другой магнитокумулятивный генератор энергии. Сжатие лайнера может производиться давлением продуктов взрыва химических веществ, а также электродинамическими силами, создаваемыми возрастающим внешним магнитным полем.
Измерения напряжённости сверхсильных магнитных полей производятся откалиброванными индукционными датчиками (магнитными зондами), а также по величине эффекта Фарадея и эффекта Зеемана.
Сверхсильные магнитные поля применяются в физике твёрдого тела в исследованиях гальваномагнитных, термомагнитных, оптических, магнитооптических, резонансных явлений и сверхпроводимости; в ядерной физике и физике элементарных частиц – для идентификации частиц, фокусировки и отклонения заряженных частиц, для генерации мощного тормозного излучения; в физике плазмы и управляемом термоядерном синтезе; для изучения свойств веществ в экстремальных условиях.